用于使功率转换器同步的具有同步输入的切换控制器转让专利
申请号 : CN200710100912.6
文献号 : CN100596007C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 杨大勇
申请人 : 崇贸科技股份有限公司
摘要 :
本发明提供一种切换控制电路，其具有用于使功率转换器同步的同步输入。所述切换控制电路包含同步输入电路，用于接收同步输入信号。振荡电路连接到所述同步输入电路，用于响应于同步输入信号而产生振荡信号。信号转换器接收功率转换器的反馈信号，用于响应于反馈信号而调制振荡信号，以达到省电的目的。振荡信号用于启用功率转换器的切换信号。在输入同步输入信号后，切换信号可立即与同步输入信号同步。否则，切换信号将自由动作(running free)。
权利要求 :
1.一种功率转换器的切换控制器，其包括： 同步输入电路，响应于同步输入信号而产生第一信号； 软启动电路，产生软启动信号； 启用电路，响应于所述第一信号和所述软启动信号而产生第二信号；以及 振荡电路，耦合到所述同步输入电路和所述启用电路，用于响应于所述第一信号和所述第二信号而产生振荡信号，其中所述振荡信号产生所述功率转换器的切换信号，并确定所述切换信号的最大工作周期；所述切换信号的所述最大工作周期响应于所述同步输入信号而改变；当启用所述第二信号时，所述切换信号与所述同步输入信号同步；一旦所述第二信号禁用，所述切换信号就自由运作。
2. 根据权利要求1所述的切换控制器，其进一步包括信号转换器，耦合到所述振荡电路，其中所述信号转换器接收所述功率转换器的反馈信号，以产生耦合到所述振荡电路的调制信号，且所述振荡电路响应于所述调制信号而产生所述振荡信号。
3. 根据权利要求1所述的切换控制器，其中，当所述软启动信号的电压一高于阈值电压时，就启用所述第二信号。
4. 根据权利要求1所述的切换控制器，其中当启用所述第二信号，在产生所述第一信号后，所述振荡信号与所述同步输入信号同步。
5. 根据权利要求1所述的切换控制器，其中，所述同步输入电路包括：防噪声电路，用于接收所述同步输入信号，并对应于所述同步输入信号而产生输入信号;.以及单触发电路，耦合到所述防噪声电路，用于响应于所述输入信号的上升沿而产生所述第一信号，其中，所述第一信号的脉冲宽度小于所述输入信号的脉沖宽度。
6. 根据权利要求1所述的切换控制器，其中，所述振荡电路包括：电容器，用于产生斜坡信号；第一充电电流，耦合到所述电容器；第一》丈电电流，耦合到所述电容器；第二充电电流，耦合到所述电容器； 第二放电电流，耦合到所述电容器；以及振荡控制电路，耦合到所述电容器和所述同步输入电路，用于响应于所 述斜坡信号和所述第一信号而产生所述振荡信号、同步充电信号和同步放电 信号，其中所述振荡信号用于启用所述第一充电电流;当禁用所述振荡信号 和所述第二信号时,所述第一放电电流启用；所述第二充电电流响应于所述 同步充电信号和所述第二信号的启用而启用；所述第二放电电流响应于所述 同步放电信号的启用、所述第二信号的启用和所述同步充电信号的禁用而启 用。
7.根据权利要求6所述的切换控制器，其中，所述振荡控制电路包括：第一触发器，用于产生所述振荡信号，其中，当所述斜坡信号低于第一 作用点电压时，所述振荡信号启用，且当所述斜坡信号高于第二作用点电压 时，所述振荡信号禁用；第二触发器，用于产生所述同步放电信号，其中，所述同步放电信号响 应于所述第一信号的启用而启用，且当所述斜坡信号低于所述第一作用点电 压时，所述同步放电信号禁用;以及第三触发器，用于产生所述同步充电信号，其中，所述同步充电信号响 应于所述第 一信号的启用而启用，且当所述斜坡信号高于第三作用点电压时., 所述同步充电信号禁用，其中所述第三作用点电压高于所述第二作用点电压, 且所述第二作用点电压高于所述第一作用点电压。
说明书 :
第l/8页
用于使功率转换器同步的具有同步输入的切换控制器
技术领域
本发明大体涉及功率转换器，且更确切地说，涉及用于切换功率转换器 的控制电路。
背景技术
功率转换器的控制电路产生切换信号，用于功率的稳定与调整。切换信号的
工作周期（duty cycle)是根据功率转换器的输出来调制。切换信号的切换频 率在功率转换器的控制电路中通常是内部自我决定的。当系统中使用多于一 个的切换功率转换器时，为了减少切换噪声（switching noise)和电f兹干扰 (electrical and magnetic interference, EMI )， 需要使切换信号同步。 然而，在最近的发展中，针对功率转换器已经提出了很多脉冲宽度调制（pu 1 se width modulation, P籠）控制电路，以便节省功率损耗，例如Yang的美国 专利6, 545, 882 "PWM controller having off-time modulation for power converter"; Yang等人的美国专利6, 781, 356 "PWM controller having a modulator for saving power and reducing acoustic noise，，。 上述现有技 术的切换频率响应于负载的改变而改变，这致使控制电路的所述切换信号很 难与其它功率转换器的所述切换信号同步。另外，切换信号的快速同步是需 要的。切换频率的緩慢的相位锁定将在电源供应器中产生频率抖动（jitter) 和音频噪声（acoustic noise)。此外，由于负载条件的可变性，在打开功率 转换器期间，切换信号的同步可能导致供应电压不稳定。
工作周期（duty cycle)是根据功率转换器的输出来调制。切换信号的切换频 率在功率转换器的控制电路中通常是内部自我决定的。当系统中使用多于一 个的切换功率转换器时，为了减少切换噪声（switching noise)和电f兹干扰 (electrical and magnetic interference, EMI )， 需要使切换信号同步。 然而，在最近的发展中，针对功率转换器已经提出了很多脉冲宽度调制（pu 1 se width modulation, P籠）控制电路，以便节省功率损耗，例如Yang的美国 专利6, 545, 882 "PWM controller having off-time modulation for power converter"; Yang等人的美国专利6, 781, 356 "PWM controller having a modulator for saving power and reducing acoustic noise，，。 上述现有技 术的切换频率响应于负载的改变而改变，这致使控制电路的所述切换信号很 难与其它功率转换器的所述切换信号同步。另外，切换信号的快速同步是需 要的。切换频率的緩慢的相位锁定将在电源供应器中产生频率抖动（jitter) 和音频噪声（acoustic noise)。此外，由于负载条件的可变性，在打开功率 转换器期间，切换信号的同步可能导致供应电压不稳定。
发明内容
本发明提供一种用于可变切换频率功率转换器的同步控制电路。所述同 步控制电路包含同步输入电路，其响应于同步输入信号而产生第一信号。软 启动电路在功率转换器打开时产生软启动信号。启用电路（enable circuit) 响应于第 一信号和软启动信号而产生第二信号。振荡电路连接到同步输入电路和启用电路，用于响应于第一信号和第二信号而产生振荡信号。另外，信 号转换器耦合到振荡电路。信号转换器接收功率转换器的反馈信号，用于调 制振荡信号的切换频率。振荡信号进一步产生功率转换器的切换信号，并确 定切换信号的最大工作周期。切换信号的最大工作周期响应于同步输入信号 而改变。因此， 一旦输入了同步输入信号，切换信号就可立即与同步输入信
号同步，且启用第二信号。否则，切换信号将自由动作（running f ree )。 附图说明
本发明包含附图以提供对本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中 并构成其一部分。附图说明本发明的实施例，且连同描述内容一起，用于阐
释本发明的原理。.
图1示出了根据本发明一个实施例的具有同步切换的两个功率转换器的 电路图。
图2示出了根据本发明一个实施例的切换控制电路的电路图。
图3示出了根据本发明一个实施例的切换控制电路的同步控制器的电路图。
图4示出了根据本发明一个实施例的同步控制器的同步输入电路的电路图。
图5示出了根据本发明一个实施例的同步控制器的启用电路的电路图。 图6示出了根据本发明一个实施例的同步控制器的振荡电路的电路图。 图7示出了根据本发明一个实施例的振荡电路的振荡控制电路的电路图。
图8示出了根据本发明一个实施例的信号转换器的电路图。 图9A示出了斜坡信号RAMP和振荡信号ST8的波形，在此期间，切换信号 自由运行。
图9B示出了当功率转换器在省电模式下操作时，斜坡信号RAMP和振荡 信号Stb的波形，在此期间，切换信号自由动作。
图9C示出了当切换信号与同步输入信号同步时，斜坡信号RAMP和同步
放电信号S，s的波形。
图9D示出了当切换信号与同步输入信号同步时，斜坡信号RAMP和同步 放电信号S.鹏的波形，在此期间，功率转换器在省电模式下操作。具体实施方式
图1示出了具有周步切换的两个功率转换器的电路图。第一功率转换器
5包含变压器20,其辆合在输入电压V,n与接地之间，以产生输出电压Vw。晶 体管10串联连接到变压器20的一次侧和接地。整流器12耦合到变压器20 的二次侧。滤波电容器13耦合到整流器12和变压器20的二次侧。第一功率 转换器5的切换控制电路40产生切换信号I,其传输到晶体管IO,用于切 换变压器20并稳定调节输出电压V。,。同时，切换信号V"耦合到第二功率转 换器9的切换控制电路50的同步输入端子SYNC,用于同步切换。
第二功率转换器9的变压器25耦合在输入电压Vw与接地之间，用于产 生另一输出电压V。2。变压器25进一步与晶体管15串联连接。电阻器30连 接到晶体管15,藉由检测变压器25的切换电流Ip来产生电流信号V,。电流 信号V,耦合到切换控制电路50的电流感应输入端子VI。电容器31连接到切 换控制电路50的软启动端子SS,以在功率转换器9打开时，为输出电压V。2 提供软启动。变压器25的二次侧耦合到整流器16和滤波电容器17。滤波电 容器17与整流器16串联连接。误差放大器38耦合到第二功率转换器9的输 出端子。误差放大器38的输出端子连接到光耦合器35。光耦合器35的输出 端子产生反馈信号VFB。切换控制电路50的反馈输入端子FB耦合到光耦合器 35，以接收反馈信号VFB。反馈输入端子FB通过光耦合器35和误差放大器38 而耦合到第二功率转换器9的输出端子。根据反馈信号vfb,切换控制电路50 的输出端子VG将产生切换信号V。以通过晶体管15来切换变压器25并稳定调 节输出电压V。2。切换信号V。的切换与切换信号V"同步。
图2中示出了切换控制电路50的电路图。切换控制电路50包含：控制 器IOO,其耦合到同步输入端子SYNC;反馈输入端子FB;以及切换控制电路 M的软启动端子SS,用于产生斜坡信号RAMP和振荡信号STB。同步输入信号 S置连接到控制器100。应用与门57以产生切换信号VG。与门57的输入端子 连接到控制器IOO,用于接收振蕩信号Stb,其中振荡信号stb确定切换信号Vc 的最大工作周期。与门57的另一输入端子连接到触发器52的输出端子Q。 触发器52的输出信号响应于振荡信号S化的启用而启用。触发器52的复位 (reset)输入端子R连接到比较器53的输出。比较器53的正输入端子和负输 入端子耦合到反馈输入端子FB和加法器55的输出端子，以便分别接收反馈 信号Vw和锯齿信号（saw-tooth signal) VSAW。通过将电流信号Vi与斜坡信号RAMP相加，来从加法器55产生锯齿信号VSAW。因此， 一旦锯齿信号Vs.w高于反馈信号VFB，就禁用触发器52的输出信号。斜坡信号RAMP提供斜率补偿(slope compensation)以使反馈回路稳定。Yang的美国专利5,903,452"Adaptive slope compensator for current mode power converters"描述了控制回路的斜率补偿。软启动电路56包括晶体管61、运算放大器62、晶体管63、恒定电流源65和电容器31。恒定电流源65和晶体管63连接到软启动端子SS。晶体管63由复位信号RST来控制，以在功率转换器9打开时，对图1中的电容器31进行放电。其后，恒定电流源65将对电容器31进行充电，且软启动电路56产生软启动信号Vss。软启动信号Vss连接到控制器100和运算放大器62的输入。运算放大器62连接到晶体管61的栅极（gate),作为漏极开^各（open-drain)緩沖;j欠大器（buffer ampl if ier)来才喿作。漏极开路緩沖放大器的输出耦合到反馈输入端子FB。因此，反馈信号V冊将跟随软启动信号Vss,以在功率转换器9打开时实现软启动。
如图3中所示，控制器100包含同步输入电路150,其耦合到同步输入端子SYNC，用于接收同步输入信号SYNt，以响应于同步输入信号S度的前沿(leading edge)而产生第一信号S腳。从如图1中所示的功率转换器5的切换信号V(;】输入同步输入信号S，。产生第一信号S丽作为单触发脉冲(one-shot pulse )。启用电路200的输入耦合到第一信号S薩和软启动信号
Vss以产生第二信号S翻d。 一旦产生第一信号S謂且软启动信号Vss的电压高于
阈值VR,就产生第二信号S腦d。第二信号S画。的启用指示同步输入信号S跳输入且软启动完成，这在同步操作中是允许的。振荡电路300耦合到同步输入电路15Q和启用电路200的输出端子，用于接收第一信号S訓和第二信号S翻d,以产生振荡信号Stb和斜坡信号RAMP。信号转换器400耦合到反馈输入端子FB,用于根据反馈信号VFB而产生放电电流信号ID。放电电流信号I。由
振荡电路300用来产生振荡信号STB。振荡信号STB的切换频率与放电电流信号
Id成比例。另外，放电电流信号1。对应于反馈信号Vfb的威小而威小。振荡信
号STB用于启用切换信号V^因此，振荡信号Sts和切換信号V(;的切换频率在
轻负载时将减小，以达到省电的目的。
图4中示出了同步输入电路150的电路图。电流源151连接在同步输入端子SYNC与供应电压V^之间，以拉高同步输入信号S、,Nt。防噪声电路(deboimce circuit ) 160包含晶体管161、电容器173、多个电流源152、153和多个反相器180、 181，以过滤输入噪声并将防噪声（debounce)提供到同步输入信号S，。防噪声电路160耦合到同步输入端子SYNC，以接收同步输入信号S淮，并根据同步输入信号S豐而产生输入信号。电流源152耦合在供应电压^与电容器173之间，以对电容器173进行充电。晶体管161的漏极耦合到电容器173。电流源153耦合在晶体管161的源极与接地之间，以经由晶体管161对电容器173进行放电。晶体管161的栅极耦合到反相器180的输出端子。反相器180的输入端子连接到同步输入端子SYNC。反相器181的输入端子耦合到电容器173。反相器181的输出端子产生输入信号，其耦合到单触发电路（one-shot circuit) 170的输入。单触发电路170包括晶体管162、电容器174、与非门（NAND)185、多个电流源156、 157和多个反相器182、 183、 1S6。反相器182的输入端子和晶体管162的栅极连接到反相器181的输出端子，以接收输入信号。电流源156耦合在供应电压Vcx与电容器174之间，以对电容器174进行充电。晶体管162的漏极连接到电容器174。电流源157耦合在接地与晶体管162的源极之间，以通过晶体管162对电容器174进行放电。反相器183耦合在电容器174与与非门185的输入端子之间。与非门185的另一输入端子耦合到反相器182的输出端子。与非门185的输出端子连接到反相器186的输入端子。反相器186的输出端子产生第一信号S簡。单触发电路170耦合到防噪声电路160的输出端子，以接收输入信号，用于响应于输入信号的上升沿（rising edge)而产生第一信号S聽。电流源l56的电流1,56和电容器174的电容值确定第一信号S画的脉冲宽度。第一信号SYNIN的脉冲宽度将小于输入信号的脉冲宽度。
图5示出了启用电路200的电路图。第一信号S簡连接到晶体管250的栅极，用于对电容器2?0进行放电。电流源260连接到电容器270,以在第一信号Sy,—禁用时就对电容器270进行充电。反相器280连接到电容器270。反相器280的输出连接到与门290的输入。与门290的另一输入耦合到比较器HG的输出。比较器UQ的正输入连接到软启动信号Vss。比较器21Q的负输入为阈值Vh因此， 一旦产生第一信号S測且软启动信号Vss的电压高于阈值VR,与门290的输出就产生第二信号Sy隱。
图6示出了振荡电路300的电路图。电容器305用于产生斜坡信号RAMP。
第一充电电流源318耦合到供应电压V^。开关351耦合在第一充电电流源318与电容器305之间。开关352耦合在第一放电电流源324与电容器305之间。第一;j支电电流源324产生第一放电电流ID。第一充电电流源318的第一充电电流I。和第一放电电流源324的第一放电电流I。分别通过开关351和开关352耦合到电容器305。第二充电电流源320和第二放电电流源325分别直接和间接耦合到供应电压L和接地。开关353耦合在第二充电电流源320与电容器305之间。开关354耦合在第二放电电流源325与电容器305之间。第二充电电流源320的第二充电电流1。和第二放电电流源325的第二放电电流ID2对应地经由开关35 3和开关354而耦合到电容器305。
振荡控制电路500耦合到电容器305和同步输入电路150,以响应于斜坡信号RAMP和第一信号S測而产生振荡信号STB、同步充电信号Sta和同歩放电信号SYNPS,其中斜坡信号RAMP响应第二信号SYNM。D。开关351由振荡信号STB控制。振荡信号Stb和第二信号Sy聽传输到或非门（NOR) 342的输入端子，以启用开关352。同步充电信号Sta和第二信号Sy,速接到与门340的输入端子，以启用开关353。同步充电信号S^进一步传输到反相器346的输入端子。反相器346的输出端子连接到与门341的第一输入端子。与门341的第二输入端子和第三输入端子分别接收同步放电信号Sy附和第二信号S誦d。因此，振荡信号STB用于启用第一充电电流Ie,以对电容器305进行充电。启用第一放电电流L以在振荡信号Stb和第二信号S翻d—禁用时就对电容器305进行放
电。启用第二充电电流In以响应于同步充电信号Sta和第二信号Sy的启用
而对电容器305进行充电。启用第二放电电流1。2以响应于同步放电信号S、,NPS的启用、第二信号S、，。。的启用和同步充电信号Sw的禁用而对电容器305进行放电。
图7中示出了振荡控制电路500的电路图。斜坡信号RAMP耦合到多个比较器510、 511和512的每个负输入端子。比较器510、 511和512的正输入端子分别接收多个作用点电压（trip-point voltage),即VR,、 W和V„。比较器510的输出端子连接到第三触发器536的复位输入端子R,以使第三触发器536复位。比较器511用以设定第一触发器537。比较器511进一步用以通过反相器520使第二触发器535复位。比较器511的输出端子耦合到第一触发器537的设定输入端子S和反相器520的输入端子。反相器520的输出端子耦合到第二触发器535的复位输入端子R，以使第二触发器535复位。第一信号S画传输到第二触发器535的设定输入端子S和第三触发器5 36的设定输入端子S,以分别设定第二触发器5 35和第三触发器5 36。比较器512耦合到第一触发器537的复位输入端子R,用于使第一触发器537复位。第一触发器537用于产生振荡信号STB。当斜坡信号RAMP低于第一作用点电压叭时，启用振荡信号Si当斜坡信号RAMP高于第二作用点电压Vn时，禁用振荡信号Si第二触发器535用于产生同步放电信号SYNPS。响应于第一信号S画的启用而启用同步放电信号SYNPS。当斜坡信号RAMP低于第一作用点电压入时，禁用同步放电信号S鹏。第三触发器536用于产生同步充电信号STA。响应于第一信号S翻的启用而启用同步充电信号STA。当斜坡信号RAMP —高于第三作用点电压L时，就禁用同步充电信号S仏第三作用点电压Vr,高于第二作用点电压L。第二作用点电压VH高于第一作用点电压Vt。因此，在当一启用第二信号S簡d时，在产生第一信号S簡后就产生振荡信号STB。
图9A和9B中示出了在切换信号VG自由动作的条件下，斜坡信号RAMP和振荡信号STB的多个波形。图9C和9D示出了当切换信号Vc —与同步输入信号S窗同步时，斜坡信号RAMP和同步放电信号SYNPS的波形。斜坡信号RAMP与同步放电信号SYNPS同步。图9B和9D的波形示出了第二功率转换器9在省电模式下操作，其中切换频率减小。
斜坡信号RAMP和同步放电信号S,与同步输入信号SYNe同步。斜坡信号
RAMP用于产生振荡信号STB。振荡信号STB用以产生切换信号Ve,并确定切换
信号Ve的最大工作周期。因此，切换信号Ve的最大工作周期响应于同步输入信号S道而改变。输入同步输入信号S皿后，在切换信号Vc的一个切换周期内，切换信号Ve可与同步输入信号S，s同步。否则，切换信号Ve将自由动作。
图8示出了用于产生放电电流信号1。的信号转换器400的电路图。运算放大器420的正输入端子接收反馈信号VFB。运算放大器420的负输入端子耦合到晶体管460的源极。运算放大器420的输出端子耦合到晶体管460的栅极。晶体管460的漏极输出电流I柳。电阻器425耦合在晶体管460的源极与接地之间。运算放大器420、晶体管460和电阻器425响应于反馈信号VpB而
产生电 '流I楊。 电'流工460 对应于反馈信号Vfb的威小而咸小。
第一电流镜463包含多个晶体管461和462。晶体管461、 462的源极耦合到电流源410。电流源410进一步耦合到供应电压Vo:。晶体管461、 462的栅极与晶体管460、 461的漏极连接在一起。电流源415耦合在晶体管460的漏极与供应电压Va之间。第二电流镜465包含多个晶体管467和468。晶体管467、 468的栅极与晶体管462、 467的漏极耦合在一起。晶体管467、 468的源极耦合到接地。晶体管468的漏极产生放电电流信号ID。电流146。减去电流源415的电流1415,以产生电流JU,其传输到第一电流镜463。第一电流镜463响应于电流1«;而产生电流1462。电流1«2的最大电流受电流源410限制。电流I粒连接到第二电流镜465,以产生放电电流信号I。。因此限定了放电电流信号1。的最大电流。另夕卜，放电电流信号1。对应于反馈信号Vfb的威小而减小，以达到省电的目的。
虽然已经参考本发明的优选实施例具体展示并描述了本发明，但所属领域的技术人员应了解，可在不脱离由所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，对本发明的形式和细节做出各种改变。
号同步，且启用第二信号。否则，切换信号将自由动作（running f ree )。 附图说明
本发明包含附图以提供对本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中 并构成其一部分。附图说明本发明的实施例，且连同描述内容一起，用于阐
释本发明的原理。.
图1示出了根据本发明一个实施例的具有同步切换的两个功率转换器的 电路图。
图2示出了根据本发明一个实施例的切换控制电路的电路图。
图3示出了根据本发明一个实施例的切换控制电路的同步控制器的电路图。
图4示出了根据本发明一个实施例的同步控制器的同步输入电路的电路图。
图5示出了根据本发明一个实施例的同步控制器的启用电路的电路图。 图6示出了根据本发明一个实施例的同步控制器的振荡电路的电路图。 图7示出了根据本发明一个实施例的振荡电路的振荡控制电路的电路图。
图8示出了根据本发明一个实施例的信号转换器的电路图。 图9A示出了斜坡信号RAMP和振荡信号ST8的波形，在此期间，切换信号 自由运行。
图9B示出了当功率转换器在省电模式下操作时，斜坡信号RAMP和振荡 信号Stb的波形，在此期间，切换信号自由动作。
图9C示出了当切换信号与同步输入信号同步时，斜坡信号RAMP和同步
放电信号S，s的波形。
图9D示出了当切换信号与同步输入信号同步时，斜坡信号RAMP和同步 放电信号S.鹏的波形，在此期间，功率转换器在省电模式下操作。具体实施方式
图1示出了具有周步切换的两个功率转换器的电路图。第一功率转换器
5包含变压器20,其辆合在输入电压V,n与接地之间，以产生输出电压Vw。晶 体管10串联连接到变压器20的一次侧和接地。整流器12耦合到变压器20 的二次侧。滤波电容器13耦合到整流器12和变压器20的二次侧。第一功率 转换器5的切换控制电路40产生切换信号I,其传输到晶体管IO,用于切 换变压器20并稳定调节输出电压V。,。同时，切换信号V"耦合到第二功率转 换器9的切换控制电路50的同步输入端子SYNC,用于同步切换。
第二功率转换器9的变压器25耦合在输入电压Vw与接地之间，用于产 生另一输出电压V。2。变压器25进一步与晶体管15串联连接。电阻器30连 接到晶体管15,藉由检测变压器25的切换电流Ip来产生电流信号V,。电流 信号V,耦合到切换控制电路50的电流感应输入端子VI。电容器31连接到切 换控制电路50的软启动端子SS,以在功率转换器9打开时，为输出电压V。2 提供软启动。变压器25的二次侧耦合到整流器16和滤波电容器17。滤波电 容器17与整流器16串联连接。误差放大器38耦合到第二功率转换器9的输 出端子。误差放大器38的输出端子连接到光耦合器35。光耦合器35的输出 端子产生反馈信号VFB。切换控制电路50的反馈输入端子FB耦合到光耦合器 35，以接收反馈信号VFB。反馈输入端子FB通过光耦合器35和误差放大器38 而耦合到第二功率转换器9的输出端子。根据反馈信号vfb,切换控制电路50 的输出端子VG将产生切换信号V。以通过晶体管15来切换变压器25并稳定调 节输出电压V。2。切换信号V。的切换与切换信号V"同步。
图2中示出了切换控制电路50的电路图。切换控制电路50包含：控制 器IOO,其耦合到同步输入端子SYNC;反馈输入端子FB;以及切换控制电路 M的软启动端子SS,用于产生斜坡信号RAMP和振荡信号STB。同步输入信号 S置连接到控制器100。应用与门57以产生切换信号VG。与门57的输入端子 连接到控制器IOO,用于接收振蕩信号Stb,其中振荡信号stb确定切换信号Vc 的最大工作周期。与门57的另一输入端子连接到触发器52的输出端子Q。 触发器52的输出信号响应于振荡信号S化的启用而启用。触发器52的复位 (reset)输入端子R连接到比较器53的输出。比较器53的正输入端子和负输 入端子耦合到反馈输入端子FB和加法器55的输出端子，以便分别接收反馈 信号Vw和锯齿信号（saw-tooth signal) VSAW。通过将电流信号Vi与斜坡信号RAMP相加，来从加法器55产生锯齿信号VSAW。因此， 一旦锯齿信号Vs.w高于反馈信号VFB，就禁用触发器52的输出信号。斜坡信号RAMP提供斜率补偿(slope compensation)以使反馈回路稳定。Yang的美国专利5,903,452"Adaptive slope compensator for current mode power converters"描述了控制回路的斜率补偿。软启动电路56包括晶体管61、运算放大器62、晶体管63、恒定电流源65和电容器31。恒定电流源65和晶体管63连接到软启动端子SS。晶体管63由复位信号RST来控制，以在功率转换器9打开时，对图1中的电容器31进行放电。其后，恒定电流源65将对电容器31进行充电，且软启动电路56产生软启动信号Vss。软启动信号Vss连接到控制器100和运算放大器62的输入。运算放大器62连接到晶体管61的栅极（gate),作为漏极开^各（open-drain)緩沖;j欠大器（buffer ampl if ier)来才喿作。漏极开路緩沖放大器的输出耦合到反馈输入端子FB。因此，反馈信号V冊将跟随软启动信号Vss,以在功率转换器9打开时实现软启动。
如图3中所示，控制器100包含同步输入电路150,其耦合到同步输入端子SYNC，用于接收同步输入信号SYNt，以响应于同步输入信号S度的前沿(leading edge)而产生第一信号S腳。从如图1中所示的功率转换器5的切换信号V(;】输入同步输入信号S，。产生第一信号S丽作为单触发脉冲(one-shot pulse )。启用电路200的输入耦合到第一信号S薩和软启动信号
Vss以产生第二信号S翻d。 一旦产生第一信号S謂且软启动信号Vss的电压高于
阈值VR,就产生第二信号S腦d。第二信号S画。的启用指示同步输入信号S跳输入且软启动完成，这在同步操作中是允许的。振荡电路300耦合到同步输入电路15Q和启用电路200的输出端子，用于接收第一信号S訓和第二信号S翻d,以产生振荡信号Stb和斜坡信号RAMP。信号转换器400耦合到反馈输入端子FB,用于根据反馈信号VFB而产生放电电流信号ID。放电电流信号I。由
振荡电路300用来产生振荡信号STB。振荡信号STB的切换频率与放电电流信号
Id成比例。另外，放电电流信号1。对应于反馈信号Vfb的威小而威小。振荡信
号STB用于启用切换信号V^因此，振荡信号Sts和切換信号V(;的切换频率在
轻负载时将减小，以达到省电的目的。
图4中示出了同步输入电路150的电路图。电流源151连接在同步输入端子SYNC与供应电压V^之间，以拉高同步输入信号S、,Nt。防噪声电路(deboimce circuit ) 160包含晶体管161、电容器173、多个电流源152、153和多个反相器180、 181，以过滤输入噪声并将防噪声（debounce)提供到同步输入信号S，。防噪声电路160耦合到同步输入端子SYNC，以接收同步输入信号S淮，并根据同步输入信号S豐而产生输入信号。电流源152耦合在供应电压^与电容器173之间，以对电容器173进行充电。晶体管161的漏极耦合到电容器173。电流源153耦合在晶体管161的源极与接地之间，以经由晶体管161对电容器173进行放电。晶体管161的栅极耦合到反相器180的输出端子。反相器180的输入端子连接到同步输入端子SYNC。反相器181的输入端子耦合到电容器173。反相器181的输出端子产生输入信号，其耦合到单触发电路（one-shot circuit) 170的输入。单触发电路170包括晶体管162、电容器174、与非门（NAND)185、多个电流源156、 157和多个反相器182、 183、 1S6。反相器182的输入端子和晶体管162的栅极连接到反相器181的输出端子，以接收输入信号。电流源156耦合在供应电压Vcx与电容器174之间，以对电容器174进行充电。晶体管162的漏极连接到电容器174。电流源157耦合在接地与晶体管162的源极之间，以通过晶体管162对电容器174进行放电。反相器183耦合在电容器174与与非门185的输入端子之间。与非门185的另一输入端子耦合到反相器182的输出端子。与非门185的输出端子连接到反相器186的输入端子。反相器186的输出端子产生第一信号S簡。单触发电路170耦合到防噪声电路160的输出端子，以接收输入信号，用于响应于输入信号的上升沿（rising edge)而产生第一信号S聽。电流源l56的电流1,56和电容器174的电容值确定第一信号S画的脉冲宽度。第一信号SYNIN的脉冲宽度将小于输入信号的脉冲宽度。
图5示出了启用电路200的电路图。第一信号S簡连接到晶体管250的栅极，用于对电容器2?0进行放电。电流源260连接到电容器270,以在第一信号Sy,—禁用时就对电容器270进行充电。反相器280连接到电容器270。反相器280的输出连接到与门290的输入。与门290的另一输入耦合到比较器HG的输出。比较器UQ的正输入连接到软启动信号Vss。比较器21Q的负输入为阈值Vh因此， 一旦产生第一信号S測且软启动信号Vss的电压高于阈值VR,与门290的输出就产生第二信号Sy隱。
图6示出了振荡电路300的电路图。电容器305用于产生斜坡信号RAMP。
第一充电电流源318耦合到供应电压V^。开关351耦合在第一充电电流源318与电容器305之间。开关352耦合在第一放电电流源324与电容器305之间。第一;j支电电流源324产生第一放电电流ID。第一充电电流源318的第一充电电流I。和第一放电电流源324的第一放电电流I。分别通过开关351和开关352耦合到电容器305。第二充电电流源320和第二放电电流源325分别直接和间接耦合到供应电压L和接地。开关353耦合在第二充电电流源320与电容器305之间。开关354耦合在第二放电电流源325与电容器305之间。第二充电电流源320的第二充电电流1。和第二放电电流源325的第二放电电流ID2对应地经由开关35 3和开关354而耦合到电容器305。
振荡控制电路500耦合到电容器305和同步输入电路150,以响应于斜坡信号RAMP和第一信号S測而产生振荡信号STB、同步充电信号Sta和同歩放电信号SYNPS,其中斜坡信号RAMP响应第二信号SYNM。D。开关351由振荡信号STB控制。振荡信号Stb和第二信号Sy聽传输到或非门（NOR) 342的输入端子，以启用开关352。同步充电信号Sta和第二信号Sy,速接到与门340的输入端子，以启用开关353。同步充电信号S^进一步传输到反相器346的输入端子。反相器346的输出端子连接到与门341的第一输入端子。与门341的第二输入端子和第三输入端子分别接收同步放电信号Sy附和第二信号S誦d。因此，振荡信号STB用于启用第一充电电流Ie,以对电容器305进行充电。启用第一放电电流L以在振荡信号Stb和第二信号S翻d—禁用时就对电容器305进行放
电。启用第二充电电流In以响应于同步充电信号Sta和第二信号Sy的启用
而对电容器305进行充电。启用第二放电电流1。2以响应于同步放电信号S、,NPS的启用、第二信号S、，。。的启用和同步充电信号Sw的禁用而对电容器305进行放电。
图7中示出了振荡控制电路500的电路图。斜坡信号RAMP耦合到多个比较器510、 511和512的每个负输入端子。比较器510、 511和512的正输入端子分别接收多个作用点电压（trip-point voltage),即VR,、 W和V„。比较器510的输出端子连接到第三触发器536的复位输入端子R,以使第三触发器536复位。比较器511用以设定第一触发器537。比较器511进一步用以通过反相器520使第二触发器535复位。比较器511的输出端子耦合到第一触发器537的设定输入端子S和反相器520的输入端子。反相器520的输出端子耦合到第二触发器535的复位输入端子R，以使第二触发器535复位。第一信号S画传输到第二触发器535的设定输入端子S和第三触发器5 36的设定输入端子S,以分别设定第二触发器5 35和第三触发器5 36。比较器512耦合到第一触发器537的复位输入端子R,用于使第一触发器537复位。第一触发器537用于产生振荡信号STB。当斜坡信号RAMP低于第一作用点电压叭时，启用振荡信号Si当斜坡信号RAMP高于第二作用点电压Vn时，禁用振荡信号Si第二触发器535用于产生同步放电信号SYNPS。响应于第一信号S画的启用而启用同步放电信号SYNPS。当斜坡信号RAMP低于第一作用点电压入时，禁用同步放电信号S鹏。第三触发器536用于产生同步充电信号STA。响应于第一信号S翻的启用而启用同步充电信号STA。当斜坡信号RAMP —高于第三作用点电压L时，就禁用同步充电信号S仏第三作用点电压Vr,高于第二作用点电压L。第二作用点电压VH高于第一作用点电压Vt。因此，在当一启用第二信号S簡d时，在产生第一信号S簡后就产生振荡信号STB。
图9A和9B中示出了在切换信号VG自由动作的条件下，斜坡信号RAMP和振荡信号STB的多个波形。图9C和9D示出了当切换信号Vc —与同步输入信号S窗同步时，斜坡信号RAMP和同步放电信号SYNPS的波形。斜坡信号RAMP与同步放电信号SYNPS同步。图9B和9D的波形示出了第二功率转换器9在省电模式下操作，其中切换频率减小。
斜坡信号RAMP和同步放电信号S,与同步输入信号SYNe同步。斜坡信号
RAMP用于产生振荡信号STB。振荡信号STB用以产生切换信号Ve,并确定切换
信号Ve的最大工作周期。因此，切换信号Ve的最大工作周期响应于同步输入信号S道而改变。输入同步输入信号S皿后，在切换信号Vc的一个切换周期内，切换信号Ve可与同步输入信号S，s同步。否则，切换信号Ve将自由动作。
图8示出了用于产生放电电流信号1。的信号转换器400的电路图。运算放大器420的正输入端子接收反馈信号VFB。运算放大器420的负输入端子耦合到晶体管460的源极。运算放大器420的输出端子耦合到晶体管460的栅极。晶体管460的漏极输出电流I柳。电阻器425耦合在晶体管460的源极与接地之间。运算放大器420、晶体管460和电阻器425响应于反馈信号VpB而
产生电 '流I楊。 电'流工460 对应于反馈信号Vfb的威小而咸小。
第一电流镜463包含多个晶体管461和462。晶体管461、 462的源极耦合到电流源410。电流源410进一步耦合到供应电压Vo:。晶体管461、 462的栅极与晶体管460、 461的漏极连接在一起。电流源415耦合在晶体管460的漏极与供应电压Va之间。第二电流镜465包含多个晶体管467和468。晶体管467、 468的栅极与晶体管462、 467的漏极耦合在一起。晶体管467、 468的源极耦合到接地。晶体管468的漏极产生放电电流信号ID。电流146。减去电流源415的电流1415,以产生电流JU,其传输到第一电流镜463。第一电流镜463响应于电流1«;而产生电流1462。电流1«2的最大电流受电流源410限制。电流I粒连接到第二电流镜465,以产生放电电流信号I。。因此限定了放电电流信号1。的最大电流。另夕卜，放电电流信号1。对应于反馈信号Vfb的威小而减小，以达到省电的目的。
虽然已经参考本发明的优选实施例具体展示并描述了本发明，但所属领域的技术人员应了解，可在不脱离由所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，对本发明的形式和细节做出各种改变。